2014高考化學二輪專題復習教學案 專題9

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[考綱要求]　1.了解化學反應速率的概念、反應速率的定量表示方法。2.了解催化劑在生產、生活和科學研究領域中的重要作用。3.了解化學反應的可逆性。4.了解化學平衡建立的過程；了解化學平衡常數(shù)的含義，能夠利用化學平衡常數(shù)進行簡單的計算。5.理解外界條件(濃度、溫度、壓強、催化劑等)對反應速率和化學平衡的影響，認識其一般規(guī)律。6.了解化學反應速率和化學平衡的調控在生產、生活和科學研究領域中的重要作用。 考點一　化學反應速率及其影響因素的深度剖析 1． “一式”的剖析與應用 化學反應速率是表示反應進行快慢的物理量，它用單位時間內反應物濃度的減少或生成物濃度的增加來表示。計算公式如下： v(B)＝＝ 用上式進行某物質反應速率計算時需注意以下幾點： (1)濃度變化只適用于氣體和溶液中的溶質，不適用于固體和純液體。 (2)化學反應速率是某段時間內的平均反應速率，而不是即時速率，且計算時取正值。 (3)同一反應用不同的物質表示反應速率時，數(shù)值可能不同，但意義相同。不同物質表示的反應速率之比等于其化學計量數(shù)之比。 (4)對于可逆反應，通常所計算的是正、逆反應抵消后的總反應速率，當達到平衡時，總反應速率為零。(注：總反應速率也可理解為凈速率)。 2． 外界條件對化學反應速率影響的深度剖析 (1)純液體和固體濃度視為常數(shù)，它們的量的改變不會影響化學反應速率。但固體顆粒的大小導致接觸面的大小發(fā)生變化，故影響反應速率。 (2)對于固體、液體物質，由于壓強改變時對它們的體積影響很小，因而壓強對它們濃度的影響可看作不變，壓強對無氣體參加的化學反應的速率無影響。 (3)升高溫度，不論吸熱還是放熱反應，也不論正反應速率還是逆反應速率都增大。 (4)用催化劑催化的反應，由于催化劑只有在適宜的溫度下活性最大，反應速率才能達到最大，故在許多工業(yè)生產中溫度的選擇還需考慮催化劑的活性溫度范圍。 (5)對于有氣體參與的化學反應，有以下幾種情況： ①恒溫時，壓縮體積壓強增大反應物濃度增大反應速率加快。 ②恒溫時，對于恒容密閉容器： a．充入氣體反應物氣體反應物濃度增大(壓強也增大)反應速率加快。 b．充入“惰性”氣體總壓強增大反應物濃度未改變―→反應速率不變。 ③恒溫恒壓時 充入“惰性”氣體體積增大氣體反應物濃度減小反應速率減小。 題組一　化學反應速率的計算 1． [2013重慶理綜，11(1)]化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。 催化反硝化法中，H2能將NO還原為N2。25 ℃時，反應進行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。 ①N2的結構式為________________________________________________________。 ②上述反應的離子方程式為_________________________________________________， 其平均反應速率v(NO)為________ molL－1min－1。 ③還原過程中可生成中間產物NO，寫出3種促進NO水解的方法________________________________________________________________________。 答案?、貼≡N ②2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　10－3 ③加熱，加酸，加水 解析?、貼2電子式為N??N，結構式為N≡N。②反應中堿性增強，故應有OH－生成，根據(jù)得失電子守恒有：5H2＋2NO―→N2＋OH－，據(jù)電荷守恒有：5H2＋2NO―→N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO催化劑,N2＋2OH－＋4H2O。③水解的離子方程式為NO＋H2OHNO2＋OH－，據(jù)“越熱越水解、越稀越水解”，可知加熱或加水稀釋能促進水解；另外，降低生成物濃度，也可促進水解。 2． 苯乙烷(C8H10)可生產塑料單體苯乙烯(C8H8)，其反應原理是 C8H10(g)C8H8(g)＋H2(g)　ΔH＝＋125 kJmol－1 某溫度下，將0.40 mol苯乙烷充入2 L真空密閉容器中發(fā)生反應，測定不同時間該容器內物質的物質的量，得到數(shù)據(jù)如下表： 時間/min 0 10 20 30 40 n(C8H10)/mol 0.40 0.30 0.26 n2 n3 n(C8H8)/mol 0.00 0.10 n1 0.16 0.16 當反應進行到20 min時，該段時間內H2的平均反應速率是___________________。 答案　v(H2)＝＝0.003 5 molL－1min－1 失誤防范 化學反應速率計算的常見錯誤： (1)不注意容器的體積； (2)漏寫單位或單位寫錯； (3)忽略有效數(shù)字。 題組二　控制變量探究影響化學反應速率的因素 3． (2013安徽理綜，28)某酸性工業(yè)廢水中含有K2Cr2O7。光照下，草酸(H2C2O4)能將其中的Cr2O轉化為Cr3＋。某課題組研究發(fā)現(xiàn)，少量鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]即可對該反應起催化作用。為進一步研究有關因素對該反應速率的影響，探究如下： (1)在25 ℃下，控制光照強度、廢水樣品初始濃度和催化劑用量相同，調節(jié)不同的初始pH和一定濃度草酸溶液用量，做對比實驗，完成以下實驗設計表(表中不要留空格)。 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ① 4 60 10 30 ② 5 60 10 30 ③ 5 60 測得實驗①和②溶液中的Cr2O濃度隨時間變化關系如圖所示。 (2)上述反應后草酸被氧化為________(填化學式)。 (3)實驗①和②的結果表明________；實驗①中0～t1時間段反應速率v(Cr3＋)＝________molL－1min－1(用代數(shù)式表示)。 (4)該課題組對鐵明礬[Al2Fe(SO4)424H2O]中起催化作用的成分提出如下假設，請你完成假設二和假設三： 假設一：Fe2＋起催化作用； 假設二：________； 假設三：________； …… (5)請你設計實驗驗證上述假設一，完成下表中內容。 [除了上述實驗提供的試劑外，可供選擇的藥品有K2SO4、FeSO4、K2SO4Al2(SO4)324H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O的濃度可用儀器測定] 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預期實驗結果和結論 答案　(1) 實驗 編號 初始 pH 廢水樣品 體積/mL 草酸溶液 體積/mL 蒸餾水 體積/mL ③ 20 20 (2)CO2 (3)溶液pH對該反應的速率有影響　 (4)Al3＋起催化作用　SO起催化作用 (5) 實驗方案 (不要求寫具體操作過程) 預期實驗結果和結論 用等物質的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O代替實驗①中的鐵明礬，控制其他條件與實驗①相同，進行對比實驗 反應進行相同時間后，若溶液中c(Cr2O)大于實驗①中的c(Cr2O)，則假設一成立，若兩溶液中的c(Cr2O)相同，則假設一不成立 (本題屬于開放性試題，合理答案均可) 解析　首先看清實驗目的，確定條件改變的唯一變量，再根據(jù)圖給信息進行綜合分析；對于實驗方案的設計也主要考慮變量的控制。 (1)要保證其他量不變，草酸用量為唯一變量，必須保證溶液的體積為100 mL，所以加入草酸和水的體積之和應為40 mL，兩者的具體體積沒有要求，只需與②中數(shù)據(jù)不同即可。(2)此反應中鉻的化合價由＋6價變?yōu)椋?價，化合價降低，所以碳的化合價應升高，草酸中碳的化合價為＋3價，反應后只能變?yōu)椋?價，即生成CO2。(3)通過圖像可以明顯看到，實驗①的反應速率比實驗②的快，故pH越小，反應速率越快，說明溶液pH對該反應的速率有影響；在0～t1時間段，Cr2O的濃度改變了(c0－c1) molL－1，其反應速率為(c0－c1)/t1 molL－1min－1，所以v(Cr3＋)＝2(c0－c1)/t1 molL－1min－1。(4)鐵明礬中除結晶水外，共有三種離子，均可能起催化作用，除Fe2＋外，還有Al3＋和SO。(5)要想驗證假設一正確，必須確定Al3＋和SO不起催化作用，所以可選擇K2SO4Al2(SO4)324H2O，為了確保Al3＋和SO 的濃度與原來的相同，所以取和鐵明礬相同物質的量的K2SO4Al2(SO4)324H2O。 4． 某小組利用H2C2O4溶液和酸性KMnO4溶液反應來探究“條件對化學反應速的影響”。 (1)向酸性KMnO4溶液中加入一定量的H2C2O4溶液，當溶液中的KMnO4耗盡后，溶液紫色將褪去。為確保能觀察到紫色褪去，H2C2O4與KMnO4初始的物質的量需要滿足的關系為n(H2C2O4)∶n(KMnO4)________。 (2)為探究反應物濃度對化學反應速率的影響，該小組設計了如下實驗方案： 實驗 序號 反應溫 度/℃ H2C2O4溶液 酸性KMnO4溶液 H2O V/mL c/molL－1 V/mL c/molL－1 V/mL ① 25 8.0 0.20 5.0 0.010 0 ② 25 6.0 0.20 5.0 0.010 x 表中x＝________ mL，理由是_____________________________________________。 (3)已知50 ℃時，濃度c(H2C2O4)隨反應時間t的變化曲線如下圖示，若保持其他條件不變，請在坐標圖中畫出25 ℃時c(H2C2O4)隨t的變化曲線示意圖。 答案　(1)≥2.5 (2)2.0　保證其他條件不變，只改變反應物H2C2O4濃度，從而才能達到對照實驗目的 (3)如下圖 解析　(1)2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O，根據(jù)上述方程式判斷，H2C2O4與KMnO4初始的物質的量需滿足n(H2C2O4)∶n(KMnO4)≥2.5。 (2)根據(jù)表中提供的數(shù)據(jù)可知，應控制，KMnO4的濃度不變，調節(jié)H2C2O4的濃度，所以x＝2.0(即總體積保持13.0 mL不變)。 (3)溫度低，反應速率慢，反應停止時，所用時間較長。 思想歸納 控制變量思想是中學化學實驗中常用的思想方法，對影響實驗結果的因素進行控制，以達到明確各因素在實驗中的作用和目的。尤其是在研究影響化學反應速率和化學平衡的因素時，由于外界影響因素較多，故要弄清某個因素的影響需控制其他因素相同或不變時再進行實驗。因此，控制變量思想在這部分體現(xiàn)的較為充分，在近幾年高考題中也考查較多，且多以探究性實驗題的形式出現(xiàn)。 考點二　全面認識化學平衡 1． 化學平衡狀態(tài)判斷的“三類標志”、“一角度” (1)本質標志 同一物質的消耗速率與生成速率相等，即v正＝v逆。 (2)等價標志 ①可逆反應的正、逆反應速率不再隨時間發(fā)生變化。 ②體系中各組成成分的含量，即物質的量濃度、物質的量分數(shù)、體積分數(shù)、質量分數(shù)等保持不變。 ③對同一物質而言，單位時間內該物質所代表的正反應的轉化濃度和所代表的逆反應的轉化濃度相等。 ④對不同物質而言，一種物質所代表的正反應速率和另一種物質所代表的逆反應速率的比值等于化學方程式中的化學計量數(shù)(系數(shù))之比。 (3)特殊標志 ①對于反應物和生成物全部是氣體且反應前后氣體計量數(shù)不相等的可逆反應，若反應體系中混合氣體的平均相對分子質量不再隨時間變化，則反應達到平衡狀態(tài)。此標志不適用于反應前后氣體計量數(shù)相等的可逆反應，因為這類反應不管是否達到平衡狀態(tài)，混合氣體的平均相對分子質量始終是不變的。 ②對于氣體反應物和氣體生成物的計量數(shù)不相等的可逆反應(體系中可存在固、液態(tài)物質)，當恒溫、恒容時，若反應體系中總壓強不再隨時間變化，則反應達到平衡狀態(tài)；當恒溫、恒壓時，若反應體系中體積不變或混合氣體的密度不變，則反應達到平衡狀態(tài)。對于反應物和生成物全部是氣體且反應前后氣體計量數(shù)相等的可逆反應，恒溫、恒容時壓強不變以及恒溫、恒壓時密度不變等均不能說明反應已達到平衡狀態(tài)。 ③由于任何化學反應都伴有能量變化，因此在其他條件不變的情況下，當總體系溫度一定時，則反應達到平衡狀態(tài)。 ④對于反應混合物中含有有色氣體物質的可逆反應，若體系顏色不變，則反應達到平衡狀態(tài)。 (4)一角度 從微觀的角度分析，如反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，下列各項均可說明該反應達到了平衡狀態(tài) ①斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成1 mol N≡N鍵 ②斷裂1 mol N≡N鍵的同時生成3 mol H—H鍵 ③斷裂1 mol N≡N鍵的同時斷裂6 mol N—H鍵 ④生成1 mol N≡N鍵的同時生成6 mol N—H鍵 2． 化學平衡狀態(tài)移動判斷的方法和規(guī)律 (1)化學平衡移動 (2)兩類方法 ①通過比較平衡破壞瞬時的正逆反應速率的相對大小來判斷平衡移動的方向。 a．若外界條件改變，引起v正>v逆，此時正反應占優(yōu)勢，則化學平衡向正反應方向(或向右)移動。 b．若外界條件改變，引起v正K　平衡逆向移動； b．若Qc＝K　平衡不移動； c．若Qc75.0，故b0，③正確。因為該反應正向吸熱，升高溫度平衡正向移動，平衡常數(shù)增大，故④正確。 方法技巧 對于反應物或生成物只有一種的可逆反應而言，在改變物質濃度而引起化學平衡移動時應遵循或應用下列方法進行分析： (1)在溫度、體積不變的容器中加入某種氣體反應物(或生成物)的平衡移動問題： 對于aA(g)bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)aA(g)，當T、V不變時，加入A、B、C氣體，相當于給體系增大壓強，但平衡移動的最終結果是由濃度決定。 (2)在溫度、壓強不變的體系中加入某種氣體反應物(或生成物)的平衡移動問題： 對于aA(g)bB(g)＋cC(g)或bB(g)＋cC(g)aA(g)，當T、p不變時，加入A氣體，平衡移動的最終結果與原平衡等效，相當于平衡不移動；而加入B或C，則平衡的移動由濃度決定。考點三　識圖與繪圖 1． 識圖的一般思路和方法 (1)解題思路 ①看圖像：一看軸(即縱坐標與橫坐標的意義)，二看點(即起點、拐點、交點、終點)，三看線(即線的走向和變化趨勢)，四看輔助線(如等溫線、等壓線、平衡線等)，五看量的變化(如濃度變化、溫度變化等)。 ②想規(guī)律：看清圖像后聯(lián)想外界條件對化學反應速率和化學平衡的影響規(guī)律。 ③作判斷：通過對比分析，作出正確判斷。 (2)分析方法 ①認清坐標系，弄清縱、橫坐標所代表的意義，并與有關原理相結合。 ②看清起點，分清反應物、生成物，濃度減小的是反應物，濃度增大的是生成物，一般生成物多數(shù)以原點為起點。 ③看清曲線的變化趨勢，注意漸變和突變，分清正、逆反應，從而判斷反應特點。 ④注意終點。例如，在濃度—時間圖像上，一定要看清終點時反應物的消耗量、生成物的增加量，并結合有關原理進行推理判斷。 ⑤先拐先平。例如，在轉化率—時間圖像上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該曲線對應的溫度高、濃度大或壓強大。 ⑥定一議二。當圖像中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關系。 2． 繪圖要領 一標：標原點，標橫坐標、縱坐標的物理量及單位。 二比：比照原圖像，畫出新圖像，并標明。 題組一　識別圖像，判斷正誤 1． (2013安徽理綜，11)一定條件下，通過下列反應可以制備特種陶瓷的原料MgO： MgSO4(s)＋CO(g)MgO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH＞0 該反應在恒容的密閉容器中達到平衡后，若僅改變圖中橫坐標x的值，重新達到平衡后，縱坐標y隨x變化趨勢合理的是 (　　) 選項 x y A 溫度 容器內混合氣體的密度 B CO的物質的量 CO2與CO的物質的量之比 C SO2的濃度 平衡常數(shù)K D MgSO4的質量 (忽略體積) CO的轉化率 答案　A 解析　由于此反應為吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，混合氣體質量增加，密度增大，A正確；當增加CO的物質的量時，相當于增大體系的壓強，CO的轉化率減小，CO2與CO的物質的量之比減小，B錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關，與SO2的濃度無關，C錯誤；MgSO4為固體，增加其質量對平衡無影響，所以CO的轉化率不變，D錯誤。 2． (2013福建理綜，12)NaHSO3溶液在不同溫度下均可被過量KIO3氧化，當NaHSO3完全消耗即有I2析出，依據(jù)I2析出所需時間可以求得NaHSO3的反應速率。將濃度均為0.020 molL－1的NaHSO3溶液(含少量淀粉)10.0 mL、KIO3(過量)酸性溶液40.0 mL混合，記錄10～55 ℃間溶液變藍時間，55 ℃時未觀察到溶液變藍，實驗結果如下圖。據(jù)圖分析，下列判斷不正確的是 (　　) A．40 ℃之前與40 ℃之后溶液變藍的時間隨溫度的變化趨勢相反 B．圖中b、c兩點對應的NaHSO3反應速率相等 C．圖中a點對應的NaHSO3反應速率為5.010－5 molL－1s－1 D．溫度高于40 ℃時，淀粉不宜用作該實驗的指示劑 答案　B 解析　應讀懂題干，當溶液變藍時亞硫酸氫鈉恰好完全反應，然后根據(jù)選項逐一進行分析。 A由圖像可知，40 ℃之前溫度越高溶液變藍所需要的時間越短；40 ℃之后溫度越高溶液變藍所需要的時間越長，其變化趨勢相反。B項b、c兩點的溫度不同，所以反應速率不相等。C項當溶液變藍時發(fā)生反應IO＋5I－＋6H＋===3I2＋3H2O，此時反應6HSO＋2IO===6SO＋2I－＋6H＋恰好結束，即溶液變藍時NaHSO3恰好完全反應，v(NaHSO3)＝＝5.010－5 molL－1s－1。D項溫度高于40 ℃時，淀粉易糊化，故淀粉不宜在高于40 ℃的條件下作指示劑。 題組二　辨別圖表、提取信息、綜合應用 3． 已知CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－130.9 kJmol－1 (1)現(xiàn)將0.8 mol CO2和2.4 mol H2 充入容積為20 L的密閉容器中發(fā)生上述反應，下列說法正確的是__________(填字母序號)。 A．該反應在低溫下能自發(fā)進行 B．當容器內CO2氣體體積分數(shù)恒定時，該反應已達平衡狀態(tài) C．若其他條件不變，實驗測得平衡常數(shù)：K(T1)＞K(T2)，則T1＜T2 D．現(xiàn)有該反應的X、Y兩種催化劑，X能使正反應速率加快約5105倍、Y能使逆反應速率加快約8106倍(其他條件相同)，故在生產中應該選擇X為催化劑更合適 (2)該反應進行到45 s時達到平衡，此時CO2的轉化率為68.75%。下圖1中的曲線表示該反應在前25 s內的反應進程中CO2濃度變化。 ①若反應延續(xù)至70 s。請在圖1中用實線畫出25 s至70 s的反應進程曲線。 ②某化學興趣小組采用實驗對比法分析改變實驗條件對該反應進程的影響，每次只改變一個條件，并采集反應進程中CO2的濃度變化，在原有反應進程圖像上繪制對應的曲線。實驗數(shù)據(jù)如下表： 實驗 編號 CO2起始 濃度/molL－1 反應溫 度/℃ 反應壓 強/kPa 是否加入 催化劑 A 0.030 150 101 否 B 0.040 150 101 否 C 0.040 250 101 是 但是該小組負責繪制圖線的學生未將曲線(虛線)繪制完整(見圖2)，也忘記了注明每條曲線所對應改變的條件，請把每個實驗編號與圖2中對應曲線的字母進行連線。 實驗編號　　　　　　圖2中字母 　　　　 　 A　　　　　　　　　　a 　　　　　 B　　　　　　　　　　b 　　　　　 C　　　　　　　　　　c 答案　(1)AC (2)① ②A—a　B—c　C—b 解析　(1)由于該反應為熵減的放熱反應，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，ΔH＜0，ΔS＜0，所以該反應在低溫下能夠自發(fā)進行，A正確；由于CO2和H2是按系數(shù)比加入的，所以CO2的體積分數(shù)始終為定值(25%)，不能作為達到平衡狀態(tài)的標志，B錯誤；該反應為放熱反應，溫度越高，平衡常數(shù)越小，C正確；催化劑能同等程度地改變正逆反應速率，所以Y催化劑更合適，D錯誤。(2)①達到平衡時c(CO2)＝＝0.012 5 mol L－1，畫圖時應注意45 s到70 s應為一直線。②由于C中溫度高且使用催化劑，所以該條件下達到平衡所用時間最短，C—b；A、B比較，A中起始濃度為0.030 molL－1對應a曲線；B中起始濃度為0.040 molL－1，對應c曲線?？键c四　命題者的新寵——化學平衡常數(shù) 1． 化學平衡常數(shù)的全面突破 (1)化學平衡常數(shù)的意義：①化學平衡常數(shù)可表示反應進行的程度。K越大，反應進行的程度越大，K>105時，可以認為該反應已經(jīng)進行完全。雖然轉化率也能表示反應進行的程度，但轉化率不僅與溫度有關，而且與起始條件有關。②K的大小只與溫度有關，與反應物或生成物的起始濃度的大小無關。 (2)濃度商與化學平衡的移動：可逆反應進行到某時刻(包括化學平衡)時，生成物濃度的化學計量數(shù)次冪之積與反應物濃度的化學計量數(shù)次冪之積的比值稱為濃度商(Qc)。當Qc＝K時，說明反應達到平衡狀態(tài)；當QcK時，則反應在向逆反應方向進行。 (3)在使用化學平衡常數(shù)時應注意：①不要把反應體系中純固體、純液體以及稀水溶液中水的濃度寫進平衡常數(shù)表達式中，但非水溶液中，若有水參加或生成，則此時水的濃度不可視為常數(shù)，應寫進平衡常數(shù)表達式中。②同一化學反應，化學反應方程式寫法不同，其平衡常數(shù)表達式及數(shù)值亦不同。因此書寫平衡常數(shù)表達式及數(shù)值時，要與化學反應方程式相對應，否則就沒有意義。 2． 2014高考命題猜想 2014年對化學平衡常數(shù)的考查仍將延續(xù)前幾年的命題特點、形式：即在化學反應原理的綜合題目中考查化學平衡常數(shù)的書寫、計算及影響因素。 題組　化學平衡常數(shù)的綜合應用 1． 下圖是某煤化工產業(yè)鏈的一部分，試運用所學知識，解決下列問題： (1)已知該產業(yè)鏈中某反應的平衡常數(shù)表達式為 K＝，它所對應反應的化學方程式是__________________。 (2)合成甲醇的主要反應是2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) ΔH＝－90.8 kJmol－1，t ℃下此反應的平衡常數(shù)為160。此溫度下，在密閉容器中開始只加入CO、H2，反應10 min后測得各組分的濃度如下： 物質 H2 CO CH3OH 濃度(molL－1) 0.2 0.1 0.4 ①該時間段內反應速率v(H2)＝________。 ②比較此時正、逆反應速率的大?。簐正________v逆(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ③反應達到平衡后，保持其它條件不變，若只把容器的體積縮小一半，平衡______(填“逆向”、“正向”或“不”)移動，平衡常數(shù)K____________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (3)固氮是科學家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程： N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.8 kJmol－1，工業(yè)合成氨則是人工固氮。 分析兩種固氮反應的平衡常數(shù)，下列結論正確的是________________________________ (填字母序號)。 反應 大氣固氮 工業(yè)固氮 溫度/℃ 27 2 000 25 350 400 450 K 3.8410－31 0.1 5108 1.847 0.507 0.152 A．常溫下，大氣固氮很難進行，而工業(yè)固氮卻能非常容易進行 B．模擬大氣固氮應用于工業(yè)上的意義不大 C．工業(yè)固氮時溫度越低，氮氣與氫氣反應越完全 D．K越大說明合成氨反應的速率越大 答案　(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) (2)①0.08 molL－1min－1　②＞?、壅颉〔蛔? (3)BC 解析　(1)化學平衡常數(shù)是生成物平衡濃度冪之積與反應物平衡濃度冪之積的比值，所以方程式為C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)。(2)v(H2)＝2v(CH3OH)＝2＝ 0.08 molL－1min－1。 由于＝100＜160，所以反應未達到平衡，v正＞v逆。壓縮體積平衡正向移動，K不變。(3)常溫下，大氣固氮、工業(yè)固氮均難進行，A錯誤；由于N2和O2在2 000 ℃反應，平衡常數(shù)仍很小，所以用于工業(yè)上意義不大，B正確；由于N2和H2的反應是一個放熱反應，所以溫度越低，反應越完全，C正確；K越大，說明反應程度越大，而不是速率越快，D錯誤。 2． 工業(yè)上可利用CO或CO2來生產燃料甲醇。已知甲醇制備的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下所示： 化學反應 平衡 常數(shù) 溫度/℃ 500 700 800 ①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g) K1 2.5 0.34 0.15 ②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g) K2 1.0 1.70 2.52 ③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) K3 請回答下列問題： (1)反應②是________(填“吸熱”或“放熱”)反應。 (2)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝__________(用K1、K2表示)。 (3)500 ℃時測得反應③在某時刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的濃度(molL－1)分別為0.8、0.1、0.3、0.15，則此時v正________v逆(填“＞”、“＝”或“＜”)。 (4)反應①按照相同的物質的量投料，測得CO在不同溫度下的平衡轉化率與壓強的關系如下圖所示。下列說法正確的是__________(填序號)。 A．溫度：T1＞T2＞T3 B．正反應速率：v(a)＞v(c)，v(b)＞v(d) C．平衡常數(shù)：K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d) D．平均摩爾質量：M(a)＞M(c)，M(b)＞M(d) 答案　(1)吸熱　(2)K1K2　(3)＞　(4)CD 解析　(1)由表中數(shù)據(jù)知，溫度越高，平衡常數(shù)越大，所以反應②為吸熱反應。 (2)K1＝ K2＝ K3＝ K1K2＝＝ ＝K3。 (4)根據(jù)反應①中溫度與K的關系，可推斷該反應為放熱反應，升溫，平衡左移，CO的轉化率減小，所以T3＞T2＞T1，A錯誤；反應速率v(c)＞v(a)，v(b)＞v(d)，B錯誤；溫度越高，平衡常數(shù)越小，壓強對平衡常數(shù)無影響，所以K(a)＞K(c)，K(b)＝K(d)；升溫，平衡左移，平均摩爾質量減小，加壓，平衡右移，平均摩爾質量增大，所以M(a)＞M(c)，M(b)＞M(d)。 1． 反應N2O4(g)2NO2(g)　ΔH＝＋57 kJmol－1，在溫度為T1、T2時，平衡體系中NO2的體積分數(shù)隨壓強變化的曲線如圖所示。下列說法正確的是 (　　) A．a、c兩點的反應速率：a＞c B．a、c兩點氣體的顏色：a深、c淺 C．a、b兩點氣體的平均相對分子質量：a＞b D．b、c兩點化學平衡常數(shù)：b＜c 答案　D 解析　升高溫度，平衡正向移動，二氧化氮的體積分數(shù)增大，因此T1＜T2。平衡常數(shù)僅是溫度的函數(shù)，正向進行的程度越大，平衡常數(shù)越大，因此b、c兩點化學平衡常數(shù)：b＜c；相同溫度下壓強越大，反應速率越快，a、c兩點的反應速率：c＞a；相同溫度下增大壓強(即縮小體積)最終達到新的平衡，平衡體系中各種氣體的濃度均增大，因此a、c兩點氣體的顏色：a淺、c深；平衡體系中氣體的總質量不變，氣體的總物質的量越小，平均相對分子質量越大，a點對應氣體的總物質的量大于b點，因此a、b兩點氣體的平均相對分子質量：a＜b。 2． 在容積恒定的密閉容器中，一定量的SO2與1.1 mol O2發(fā)生反應： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。當氣體的物質的量減少0.315 mol時，反應達到平衡，SO2的平衡轉化率是90%。下列說法正確的是 (　　) A．相同條件下，平衡時若充入稀有氣體，SO2的轉化率增大 B．反應開始時，向容器中通入的SO2的物質的量是0.7 mol C．保持其他條件不變，僅降低溫度，正反應速率減小程度比逆反應速率減小程度大 D．保持其他條件不變，僅縮小容器體積，反應達到平衡時容器中有1.485 mol氣體 答案　B 解析　　　　2SO2　?。　2　　　　　　2SO3 起始/mol a 1.1 0 平衡/mol a－0.9 a 1.1－0.9a 0.9a ＝0.1a 由題意得：a＋1.1－(0.1a＋1.1－0.9a＋0.9a)＝0.315，則a＝0.7 mol。A項，當體積不變時，稀有氣體對化學平衡無影響，A錯誤；B項正確；C項，降溫，平衡右移，v(正)減小程度小于v(逆)減小程度，錯誤；D項，原平衡，n(總)＝0.1a＋1.1－0.45a＋0.9a＝1.485 mol，加壓，平衡右移，物質的量減少，錯誤。 3． 下列表格中的各種情況，可以用如圖所示曲線表示的是 (　　) 選項 反應 縱坐標 甲 乙 A 相同質量的氨氣，在同一容器中發(fā)生反應：2NH3N2＋3H2 氨氣的轉化率 500 ℃ 400 ℃ B 等質量的鉀、鈉分別與足量的水反應 H2的質量 鈉 鉀 C 在體積可變的恒壓容器中，體積之比為1∶3的N2、H2：N2＋3H22NH3 氨氣的濃度 活性高的催化劑 活性一般的催化劑 D 2 mol SO2和1 mol O2在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2＋O22SO3 SO3的物質的量 2個大氣壓 10個大氣壓 答案　B 解析　溫度升高，反應速率加快，達到平衡的時間較短，A項不符合；鉀比鈉活潑，反應結束的時間較短，等質量的鈉、鉀與足量水反應產生H2的質量：鈉大于鉀，B項符合；使用催化劑不能使平衡移動，C項不符合；壓強增大，平衡正向移動，SO3的物質的量增大，D項不符合。 4． 一定溫度時，向2.0 L恒容密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，發(fā)生反應： 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)。經(jīng)過一段時間后達到平衡。反應過程中測定的部分數(shù)據(jù)見下表： t/s 0 t1 t2 t3 t4 n(SO3)/mol 0 0.8 1.4 1.8 1.8 下列說法正確的是 (　　) A．反應在前t1s的平均速率v(O2)＝0.4/t1 molL－1s－1 B．保持其他條件不變，體積壓縮到1.0 L，平衡常數(shù)將增大 C．相同溫度下，起始時向容器中充入4 mol SO3，達到平衡時，SO3的轉化率大于10% D．保持溫度不變，向該容器中再充入2 mol SO2、1 mol O2，反應達到新平衡時n(SO3)/n(O2)增大 答案　D 解析　　　　2SO2　?。　2　　2SO3 起始/mol 2 1 0 平衡/mol 2－2a 1－a 2a 2a＝1.8 mol a＝0.9 mol A項，v(O2)＝v(SO3)＝＝ molL－1s－1錯誤；B項，平衡常數(shù)只與溫度有關，錯誤；C項，原平衡，SO2的轉化率為100%＝90%，當向容器中充2 mol SO3時，SO3的轉化率等于10%，當充入4 mol SO3，相當于加壓，SO3的轉化率減小，應小于10%，錯誤；D項，相當于縮小容器的體積，平衡右移，n(SO3)/n(O2)增大，正確。 5． 如下圖所示，隔板Ⅰ固定不動，活塞Ⅱ可自由移動，M、N兩個容器中均發(fā)生反應：A(g)＋3B(g)2C(g)　ΔH＝－192 kJmol－1。向M、N中，分別通入x mol A和y mol B的混合氣體，初始M、N容積相同，保持溫度不變。下列說法正確的是 (　　) A．若平衡時A氣體在兩容器中的體積分數(shù)相等，則x一定等于y B．若x∶y＝1∶2，則平衡時，M中的轉化率：A>B C．若x∶y＝1∶3，當M中放出熱量172.8 kJ時，A的轉化率為90% D．若x＝1.2，y＝1，N中達到平衡時體積為2 L，含有C 0.4 mol，再通入0.36 mol A時，v正Qc，所以v正>v逆，錯誤。 6． 已知反應①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反應②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同溫度下的平衡常數(shù)分別為K1和K2，該溫度下反應③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)為K。則下列說法正確的是 (　　) A．反應①的平衡常數(shù)K1＝ B．反應③的平衡常數(shù)K＝K1/K2 C．對于反應③，恒容時，若溫度升高，H2的濃度減小，則該反應的焓變?yōu)檎? D．對于反應③，恒溫恒容時，若增大壓強，H2的濃度一定減小 答案　B 解析　在書寫平衡常數(shù)表達式時，純固體不能代入平衡常數(shù)表達式中，A錯誤。由于反應③＝反應①－反應②，因此平衡常數(shù)K＝K1/K2，B正確。反應③中，若溫度升高，H2的濃度減小，說明平衡向逆反應方向移動，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此ΔH＜0，C錯誤。對于反應③，反應前后氣體體積不變，則在恒溫恒容條件下，若充入與反應無關的稀有氣體增大壓強，平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。 7． 某溫度時，在密閉容器中，X、Y、Z三種氣體濃度的變化如圖Ⅰ所示，若其它條件不變，當溫度分別為T1和T2時，Y的體積分數(shù)與時間關系如圖Ⅱ所示。則下列結論正確的是 (　　) 　 A．該反應的熱化學方程式為X(g)＋3Y(g)2Z(g)　ΔH＞0 B．若其它條件不變，升高溫度，正、逆反應速度均增大，X的轉化率減小 C．達到平衡后，若其他條件不變，減小容器體積，平衡向逆反應方向移動 D．達到平衡后，若其他條件不變，通入稀有氣體，平衡向正反應方向移動 答案　B 解析　根據(jù)圖Ⅰ，圖Ⅱ推知X(g)＋3Y(g)2Z(g) ΔH＜0，A錯，B對；加壓，平衡右移，C錯；若恒溫恒壓，通入稀有氣體，平衡左移；若恒溫恒容通入稀有氣體，平衡不移動，D錯。 8． 煤氣化和液化是現(xiàn)代能源工業(yè)中重點考慮的能源綜合利用方案。最常見的氣化方法為用 煤生產水煤氣，而當前比較流行的液化方法為用煤生產CH3OH。 (1)已知：CO2(g)＋3H2(g)===CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1 2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH2 2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)　ΔH3 則反應CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)的ΔH＝______。 (2)如圖是該反應在不同溫度下CO的轉化率隨時間變化的曲線。 ①T1和T2溫度下的平衡常數(shù)大小關系是K1________K2(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②由CO合成甲醇時，CO在250 ℃、300 ℃、350 ℃下達到平衡時轉化率與壓強的關系曲線如下圖所示，則曲線c所表示的溫度為________ ℃。實際生產條件控制在250 ℃、1.3104 kPa左右，選擇此壓強的理由是____________。 ③以下有關該反應的說法正確的是________(填序號)。 A．恒溫、恒容條件下，若容器內的壓強不發(fā)生變化，則可逆反應達到平衡 B．一定條件下，H2的消耗速率是CO的消耗速率的2倍時，可逆反應達到平衡 C．使用合適的催化劑能縮短達到平衡的時間并提高CH3OH的產率 D．某溫度下，將2 mol CO和6 mol H2充入2 L密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c(CO)＝0.2 molL－1，則CO的轉化率為80% (3)一定溫度下，向2 L固定體積的密閉容器中加入1 mol CH3OH(g)，發(fā)生反應：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)，H2的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示。 0～2 min內的平均反應速率v(CH3OH)＝__________。該溫度下，反應CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)的平衡常數(shù)K＝__________。相同溫度下，若開始時加入CH3OH(g)的物質的量是原來的2倍，則__________(填序號)是原來的2倍。 A．平衡常數(shù) B．CH3OH的平衡濃度 C．達到平衡的時間 D．平衡時氣體的密度 答案　(1)ΔH1＋ΔH2－ΔH3 (2)①＞?、?50　1.3104 kPa下CO的轉化率已經(jīng)很高，如果增大壓強，CO的轉化率提高不大，而生產成本增加很多，得不償失?、跘D (3)0.125 molL－1min－1　4　D 解析　(1)根據(jù)蓋斯定律可得，ΔH＝ΔH1＋ΔH2－ΔH3。(2)①由圖可知，T2＞T1，溫度升高CO的轉化率降低，說明正反應為放熱反應，溫度升高時K降低，所以K1＞K2。②曲線c的轉化率最低，則其對應的溫度最高，所以曲線c所表示的溫度為350 ℃。1.3104 kPa下CO的轉化率已經(jīng)很高，如果增大壓強，CO的轉化率提高不大，而生產成本增加很多，得不償失。③A項，由于CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)